Как Мать-Природа создает легкую и прочную броню для своих бесчисленных видов

beetles, ranjit lal

Это не может быть более ироничным: очень эффективная, легкая броня, которую они носят для собственной национальной безопасности (иногда используемая для нападения), быстро приводит к собственному падению — в наших руках, и по причинам, которые должны заставить нас повесить головы от стыда. Великолепный носорог, причудливый панголин и свирепый дикобраз прекрасно оснащены, чтобы защитить себя: носорог может перевернуть грузовик броском своего рога, ящер скатывается в чешуйчатый шар, который даже львам не под силу открыть, а дикобраз может выколите глаз тигру одним из его бесчисленных игл. И это оружие сделано, по сути, из одного и того же: структурного белка под названием кератин, из которого, кстати, состоят и наши собственные волосы. И в нашей вечной мудрости мы верим, что измельченный рог носорога служит афродизиаком, а чешуя панголина имеет большую лечебную ценность: в результате оба этих животных сейчас балансируют на грани исчезновения.

Что действительно должно нас заинтриговать, так это то, как инженерный отдел Матери-Природы сконфигурировал этот белок для удовлетворения различных потребностей и обличий. Основы остались прежними: оружие легкое (относительно) и очень сильное. Кератин делится на два типа: альфа-кератин и бета-кератин. Первый содержится в волосах, шерсти и коже животных, второй — в птицы а также рептилии. Кератины являются ключевым структурным материалом, из которого могут образовываться чешуя, волосы, ногти, когти, перья, рога и копыта, а также обеспечивать защитный, непроницаемый слой для кожи.

Я никогда не держал в руках рог носорога, поэтому не могу поручиться, насколько он легкий или тяжелый (по сравнению с носорогом он определенно был бы легким!), но перья и иглы дикобраза поразительно легкие и структурно прочные — они не кажутся нужно обращаться с лайковыми перчатками! А иглы дикобраза могут с непревзойденной легкостью вытягивать кровь! Интересно, что шелк пауков также состоит из кератина и прочнее стальной проволоки аналогичных размеров.

По легкости и прочности нет ничего, что могло бы превзойти кератин в мире природы, за исключением его единственного конкурента: хитина. Это существует в защитной броне «экзоскелета», которую носит большинство насекомых (думая об этом, я всегда улыбаюсь). В старые средневековые времена доблестные рыцари облачались в тяжелые металлические доспехи (и кольчуги) и звенели, размахивая мечами и копьями, тяжелыми, как стволы деревьев. Если они упадут, то игра будет окончена: они останутся лежать! Насекомые, в то же время, с их сегментированными телами, катящимися вокруг на максимальной скорости, ни в малейшей степени не сдерживаемые их жесткими композитными экзоскелетами. Хитин служит скорее в оборонительных целях, чем в качестве оружия нападения, обеспечивая защитную твердую оболочку, которую трудно пробить хищнику. Твердый «клюв» осьминога на основе хитина является исключением.

В первозданном виде хитин прозрачен, устойчив, достаточно податлив и достаточно прочен. У насекомых (членистоногих) он часто сочетается с композитом из других материалов, образуя прочный экзоскелет. В сочетании с карбонатом кальция, например, как в панцирях ракообразных и моллюсков, он становится более жестким, жестким и менее хрупким, чем если бы панцирь состоял только из карбоната кальция.

Мягкая мягкая «кожа» гусеницы состоит в основном из хитина, тогда как жесткие светлые надкрылья (надкрылья) жуков состоят из хитина и вещества, называемого скалеротином. В крыльях бабочек хитин расположен особым образом, обеспечивающим переливчатость, а в крыле стрекозы он достаточно податлив, чтобы поворачиваться вокруг своей оси во время полета, позволяя насекомому достигать максимальной подъемной силы.

Хитин также образует прочные клеточные стенки грибов и позволяет им вылезать из земли через кучи листьев и почвы.

В то время как хитин не переваривается всеми позвоночными, у тех, кто питается насекомыми, в кишечнике обычно есть симбиотические бактерии или простейшие, которые могут его расщепить (интересно, все ли эксперты по есть эти бактерии, хотя, по-видимому, хитин используется как БАД!). Он также используется для изготовления хирургической нити, и есть надежда, что мы сможем сделать из него биоразлагаемый пластик и бумагу.

Если это кератин и хитин для млекопитающих и членистоногих соответственно, то это целлюлоза для растений, которая обеспечивает основной структурный компонент, придающий жесткость их клеточным стенкам. Это самое распространенное в природе органическое соединение, неперевариваемое всеми, за исключением некоторых жвачных животных (у которых есть симбиотические микроорганизмы, помогающие им) и термитов. Для нас это просто помогает нам быть «регулярными»!

Мы только недавно начали серьезно изучать «композитные» материалы — для строительства самолетов, автомобилей или всего, что должно быть легким и прочным. Будь то кевлар или любой другой подобный композит для пуленепробиваемых курток, или полимеры углеродного волокна, используемые для гоночных автомобилей, эти материалы показывают нам перспективы на будущее. Как обычно, что сбивает с толку, так это то, что Мать природа в своей мастерской, добилась этого раньше нас, хотя ей, должно быть, потребовались миллионы и миллионы лет чистой настойчивости и незначительных усовершенствований, чтобы достичь того, что она имеет сейчас: рог носорога (сжатые волосы) может проткнуть дверь Иглы вездехода и пластиковые иглы дикобраза могут проткнуть вас насквозь. И, в отличие от пластика, все они биоразлагаемы.

Что касается большинства из нас: мы довольствуемся тем, что обманываем себя, что чешуя панголина защитит нас от колдовства и позаботится о наших финансах, а рог носорога (помимо того, что он прорывает дыры в Land Rover) может вернуть чванство в наши прогулки и перемены. нас в Казанову!

.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.